Ha comenzado la carrera para desarrollar un cohete europeo reutilizable que pueda garantizar el acceso autónomo y rentable al espacio de Europa al tiempo que aumenta la sostenibilidad de los lanzamientos.

Los vehículos de lanzamiento, o cohetes, son esenciales para enviar satélites y sondas espaciales al espacio. Una vez que hayan cumplido su propósito, normalmente se eliminan. Pero con el número anual de satélites nuevos que se espera que se cuadruplique en la próxima década, los investigadores ahora están desarrollando más sostenibles, lanzadores reutilizables menos costosos.

El primer sistema de lanzamiento reutilizable, donde se recuperan algunos o todos los componentes, fue el transbordador espacial de la NASA, en uso desde 1981 hasta 2011. Todas sus partes fueron reutilizadas excepto el tanque de combustible externo que se quemaría en la atmósfera. Pero los costos de mantenimiento eran altos, lo que llevó a la opinión de que era más barato utilizar sistemas fungibles.

Ansgar Marwege del Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y sus colegas creen que los cohetes reutilizables pueden ser rentables si se colocan en posición vertical. "El transbordador espacial era muy complejo, porque tenía alas y así sucesivamente, "dijo Marwege." Con un aterrizaje vertical, quieres que todo sea más sencillo ".

Una de las ventajas de aterrizar en posición vertical es que la carga durante el despegue y el aterrizaje es similar, que es más fácil en términos de diseño. Aunque se requiere más combustible para el descenso en comparación con otras configuraciones de aterrizaje debido a las maniobras de frenado, Marwege dice que tendría poco impacto en el costo total ya que el combustible es relativamente barato.

Marwege y su equipo, junto con otros socios de investigación y de la industria, están investigando las tecnologías clave necesarias para aterrizar un lanzador verticalmente después de una misión como parte del proyecto RETALT. Están buscando aterrizar un cohete usando retropropulsión, donde el vehículo se desacelera generando empuje en la dirección opuesta a su movimiento. También examinarán cómo conducir un vehículo durante el aterrizaje. Dado que se espera que la base de un cohete se caliente, uno de los socios del proyecto está diseñando una protección térmica de corcho.

Lanzadores

El equipo tiene conceptos para dos tipos diferentes de lanzadores. Uno es un lanzador de carga pesada que puede transportar una carga útil de hasta 14, 000 kg, como un satélite de pronóstico del tiempo, a una órbita alrededor de 36, 000 km sobre la superficie de la Tierra. El segundo diseño es para cargas útiles más pequeñas de hasta 500 kg que deben transportarse a distancias de hasta aproximadamente 140 km. "Esta configuración podría teóricamente utilizarse para experimentos de gravedad cero o vuelos de demostración, "dijo Marwege.

Hasta aquí, los investigadores han comenzado con todo el trabajo técnico, como los diseños iniciales de las patas de aterrizaje. En el próximo año, realizarán pruebas estructurales y experimentos en túnel de viento para probar el comportamiento aerodinámico utilizando modelos reducidos de sus lanzadores. Un experimento probará los motores de cohetes en el túnel de viento usando combustión caliente, lo cual es desafiante y no se hace a menudo. Usando gases calientes, sin embargo, imita mejor cómo se genera la potencia del motor en la vida real.

Además de reducir costos, Marwege y sus colegas esperan que sus tecnologías tengan un impacto ambiental positivo. Los sistemas fungibles crean escombros cuando se rompen en la atmósfera, donde algunas partes caen al suelo mientras que otras permanecen en el espacio. Los sistemas reutilizables contaminarán el medio ambiente y reducirán el espacio, según Marwege.

En la actualidad, en Europa, no hay lanzadores disponibles para poner pequeños satélites en órbita.

Cuando un pequeño satélite necesita ser transportado al espacio, por lo general, se monta en un lanzador pesado con un satélite más grande. Pero eso significa que la fecha de salida y la órbita son elegidas por el contratista que envía la carga más grande.

"Es como un autobús que deja (el pequeño satélite) un poco lejos de su órbita, por lo que necesitan un sistema de propulsión para ir a la órbita deseada". "dijo Xavier Llairo, el cofundador y COO de Pangea Aerospace en Barcelona, España.

Servicio

Actualmente, la empresa estadounidense-neozelandesa Rocket Lab ofrece un servicio de lanzamiento para satélites pequeños. Aunque permite un servicio a medida, es más caro que compartir viajes en un lanzador pesado. Y Europa está decidida a tener sus propios lanzadores pequeños para poder controlar su acceso al espacio. "Es importante por razones geoestratégicas, ", dijo Llairo." Y debido a que es un mercado nuevo, sería genial crear crecimiento y brindar oportunidades en Europa ".

Para un proyecto llamado RRTB, Llairo y su equipo tienen como objetivo crear un pequeño lanzador que sea rentable y se pueda reutilizar al menos diez veces. Están desarrollando un novedoso sistema de aterrizaje utilizando ventiladores eléctricos con conductos, un sistema de propulsión que se utiliza actualmente en drones y vehículos aéreos no tripulados. Permite un aterrizaje suave y preciso, lo cual es importante si el sistema se reutilizará.

"La tecnología ya está probada y existe en otros sectores, por lo que no es muy cara, "dijo Llairo.

El motor principal no está acostumbrado a aterrizar, lo que limita el estrés térmico y aumenta la reutilización.

El proyecto, que comenzó el mes pasado, ahora está estudiando cómo hacer que los tanques de combustible sean reutilizables, ya que son componentes costosos de un lanzador. El equipo también está comenzando a investigar cómo controlar el vehículo durante el reingreso a la atmósfera mediante simulaciones. Es una parte desafiante de la misión debido al peso y la alta velocidad del lanzador y requerirá generar algo de elevación o encontrar una manera de reducir la velocidad del vehículo. "Estamos analizando diferentes escenarios y elegiremos el más prometedor, "dijo Llairo.

Además de transportar pequeños satélites al espacio para fines científicos, usos comerciales y civiles, Llairo cree que algunos de sus componentes también podrían tener otras aplicaciones. Los motores ligeros de aerospike que están desarrollando, por ejemplo, también podrían adaptarse como sistemas de propulsión para satélites en el espacio. Y su sistema de aterrizaje podría usarse para brindar socorro en áreas de desastre. "Ahora, tiene aviones con paracaídas para aterrizar (suministros) pero nuestro sistema podría usarse para tener un aterrizaje más preciso, "dijo Llairo.

Tener un impacto ambiental menor también es uno de sus objetivos. Además de las credenciales más ecológicas que se obtienen al ser reutilizables, el cohete utilizará oxígeno líquido y metano líquido como propulsores, donde el 80% de las emisiones serán simplemente agua. Y sus motores aerospike deberían ser aproximadamente un 15% más eficientes que los diseños actuales. "Creemos que (la sostenibilidad) es el camino a seguir en este mercado, "dijo Llairo." En 10 o 20 años a partir de ahora, será absolutamente común ".